Хост1
Хост 2
Канальный уровень. Сервисы, предоставляемые сетевому уровню. Формирование кадра. Асинхронная и синхронная передачи.
Задача уровня передачи данных: предоставить сервисы сетевому. Основной сервис – передача данных. Основные:
-без подтверждений: при маленькой вероятности ошибок
-с подтверждением: при большой вероятности ошибок, проблема: сетевые пакеты произвольной длины, разбиваются на несколько кадров. Если каждый раз пересылать пакет, потратится уйма времени, тогда уж лучше подтверждать кадры. Для оптоволокна это только лишние расходы, для беспроводной – окупается.
-с установкой соединения: инициализация счетчиков, нумерация-передача, освобождение переменных. Гарантия того, что каждый кадр будет получен и единожды. Например: на маршрутизатор прибыл кадр. Если ошибок нет, он идёт на передачу данных. Если этот тот, который ожидался, то передаётся программе маршрутизации. Та выбирает маршрут и возвращает кадр передаче данных. Передается.
Для синхронизации:
-подсчет количества символов: полный сбой, если повреждено поле, информирующее о количестве символов.
-сигнальные байты с символьным заполнения: флаговый байт в начале и в конце кадра. При потере синхронизации просто ищем два соседних флаговых. Проблема: они могут встречаться посреди сообщения. Решение: символ экранирования. Недостаток: метод тесно связан с 8битными символами, хотя, к примеру, Unicode предполагает 16.
-стартовые и стоповые биты с битовым заполнением: кадр начинается и завершается 01111110. В тексте сообщения 11111 заменяет на 111110, приемник эти нули убирает.
-запрещенные сигналы физического уровня: используется при некоторой избыточности носителя. К примеру, если 1 и 0 передаются перепадами, то можно использовать низкий-низкий и высокий-высокий.
Обнаружение и исправление ошибок. Корректирующее кодирование.
N= m+r, m – значимые, r – контрольные
Кодовое расстояние: количество различающихся битов.
Для обнаружения d ошибок требуется, чтобы минимальное расстояние Хэмминга между кодовыми комбинациями было 2d+1.
Простейший метод – бит четности.
Метод Хэмминга – биты с номерами степеней 2 отвечают за четность, остальные – значимые. Разложив номер бита по степеням, поймем, к каким битам четности он относится. Позволяет исправлять одиночные ошибки. Для множественных особая модификация (кодовые слова в матрицы и т.д.)
Обнаружение и исправление ошибок. Коды с обнаружением ошибок.
CRC – полиномиальный код. Рассматриваем кадр как полином. Дополняем нулями в конце, чтобы степень была та же, что у заранее выбранного полинома. Делим на известный полином. Дописываем остаток в кадр. До r ошибок.
Проблема распределения канала. Резервирование канала. FDM, TDM. Модель.
FDM – каждому свои частоты. Статический. При отличающемся количестве пользователей либо нехватка, либо пустая трата. К тому же, пользователь не всегда использует канал, трафик крайне неравномерен.
По Пуассону: T=1/mC-lambda, mC – скорость обслуживания, lambda – скорость прибытия.С – пропускная способность, m – обратная длина.
Если разбить на N частей, время задержки увеличится в N раз.
TDM – то же самое, но по времени, те же проблемы.
Протоколы коллективного доступа. ALOHA. Дискретная система ALOHA.
Исходим из:
N независимых станций
Единый доступный для всех канал
Два сигнала одновременно приводят к коллизии: сигнал искажается, требуется повторная передача
Непрерывное или дискретное время
Контроль или отсутствие контроля несущей
Чистая ALOHA: нет синхронизации времени, есть данные – можно отсылать. Отправитель прослушивает канал, после известной задержки он может понять, дошёл ли кадр. Через случайное время повторяет. Система с конкуренцией. Даже если кадры перекрылись частично, они уничтожаются целиком.
Если t – это время, необходимое для передачи, то передача кадра от t0-t до t0+t обречена на провал.
Вероятность k попыток за время кадра имеет пуассоновское распределение со средним значением G за время кадра.
Производительность S=PG – нагрузка на вероятность успеха.
Опасный интервал – 2t.
Распределение Пуассона: G^k*e^-G / k!
Вероятность 0 кадров: e^-G.
Нас интересует двойной период, значит, вероятность успеха P=e^-2G.
Тогда S=G*e^-2G
Эффективность – максимум 18% при (G=1/2).
Дискретный метод ALOHA – время делится на промежутки, равные времени кадра. Специальная станция, испускающая сигнал в начале каждого промежутка. Опасный интервал в два раза меньше. В оптимальной ситуации – 37% пустых интервалов, 37% занятых, 26% столкновений.